DE10313217A1 - Verfahren zur Erzeugung mindestens einer Kennlinie einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung mindestens einer Kennlinie einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE10313217A1
DE10313217A1 DE10313217A DE10313217A DE10313217A1 DE 10313217 A1 DE10313217 A1 DE 10313217A1 DE 10313217 A DE10313217 A DE 10313217A DE 10313217 A DE10313217 A DE 10313217A DE 10313217 A1 DE10313217 A1 DE 10313217A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air mass
detection device
mass flow
characteristic
hfm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10313217A
Other languages
English (en)
Inventor
Uwe Konzelmann
Tobias Lang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE10313217A priority Critical patent/DE10313217A1/de
Priority to US10/771,602 priority patent/US7076359B2/en
Priority to IT000557A priority patent/ITMI20040557A1/it
Priority to JP2004090221A priority patent/JP4393239B2/ja
Publication of DE10313217A1 publication Critical patent/DE10313217A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1406—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method with use of a optimisation method, e.g. iteration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/187—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Um bei einer pulsierenden Luftströmung in einem Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine mittels einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung dennoch präzise Ergebnisse erzielen zu können, wird vorgeschlagen, eine angepasste dynamische Kennlinie mittels eines nichtlinearen Optimierungsverfahrens zu erstellen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung mindestens einer Kennlinie einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine.
  • Ein solches Verfahren ist vom Markt her bekannt. Bei diesem werden in einem Gebläseprüfstand, der die Strömungssituation in einem Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine simulieren soll, einerseits eine Luftmassen-Erfassungseinrichtung und andererseits eine genaue Vergleichssonde installiert. Die Signale beider Sensoren werden aufgezeichnet. Aus den Ausgangssignalen der Luftmassen-Erfassungseinrichtung und den von der Vergleichssonde ermittelten Massenströmen wird eine Kennlinie gebildet, welche den Einfluss der Geometrie des Ansaugbereichs der Brennkraftmaschine und dessen Wirkung auf das Signal berücksichtigt.
  • Im Normalbetrieb einer Brennkraftmaschine dient das Signal der Luftmassen-Erfassungseinrichtung unter anderem zur Bestimmung des Lastzustands der Brennkraftmaschine. Üblicherweise wird als Luftmassen-Erfassungseinrichtung ein Heißfilm-Luftmengenmesser verwendet, welcher auch als "HFM-Sensor" bezeichnet wird.
  • Die bei dem Prüfstandsversuch ermittelte Kennlinie wird auch als "statische" Kennlinie bezeichnet, da sie bei statischen bzw. stationären Strömungsbedingungen erstellt wird. Sie wird in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine abgelegt. Ein Problem ist jedoch, dass bei vielen Brennkraftmaschinen die Luftströmung im Ansaugbereich nicht stationär ist, sondern pulsiert. Die korrekte Erfassung einer solchen pulsierenden Luftströmung ist im realen Einsatz für übliche Luftmassen-Erfassungseinrichtungen prinzipbedingt schwierig, so dass es zu einer Fehlanzeige kommt, welche eine Funktion der Frequenz und der Amplitude der Strömungspulsationen ist.
  • Wenn jedoch der von der Luftmassen-Erfassungseinrichtung ermittelte Luftmassenstrom nicht dem tatsächlich in die Brennräume einer Brennkraftmaschine gelangenden Luftmassenstrom entspricht, kann es beispielsweise zu Abweichungen des Emissionsverhaltens der Brennkraftmaschine von einem optimalen Emissionsverhalten kommen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Luftmassen-Erfassungseinrichtung auch bei pulsierender Luftströmung möglichst präzise Ergebnisse liefert.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine dynamische Kennlinie mittels eines Verfahrens erzeugt wird, welches folgende Schritte umfasst:
    • b) Aufnehmen der Signale einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung, indem die Luftmassen-Erfassungseinrichtung auf einem Brennkraftmaschinen-Prüfstand bei verschiedenen Betriebspunkten einem Luftmassenstrom ausgesetzt und das von der Luftmassen-Erfassungseinrichtung erzeugte Signal erfasst wird,
    • c) Umrechnen der Signale der Luftmassen-Erfassungseinrichtung in Luftmassenstromwerte durch Interpolation an eine Ausgangskennlinie;
    • d) Bilden von Mittelwerten der Luftmassenstromwerte über ganzzahlige Vielfache einer Pulsationsperiode für die jeweiligen Betriebspunkte;
    • e) Berechnen einer Abweichung, welche der Abweichung des Mittelwerts des Luftmassenstroms von einem genauen Vergleichs-Luftmassenstrom entspricht, für die jeweiligen Betriebspunkte;
    • f) Berechnen der quadratischen Norm über die Matrix der Abweichung;
    • g) Erzeugen einer angepassten Kennlinie im Sinne einer Optimierung bezüglich der Bedingung, dass die quadratische Norm minimal wird;
    • h) Umrechnen der Signale der Luftmassen-Erfassungseinrichtung in Luftmassenstromwerte durch Interpolation an die angepasste Kennlinie; und
    • i) Iteration durch Wiederholen der Schritte h), d), e), f), g)
  • Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art auch dadurch gelöst, dass eine dynamische Kennlinie mittels eines Verfahrens erzeugt wird, welches folgende Schritte umfasst:
    • a) Aufnehmen der Signale einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung, indem die Luftmassen-Erfassungseinrichtung bei verschiedenen Betriebspunkten auf einem Brennkraftmaschinen-Prüfstand einem Luftmassenstrom ausgesetzt und das von der Luftmassen-Erfassungseinrichtung erzeugte Signal erfasst wird;
    • b) Erzeugen von Histogrammen aus den Signalen über mindestens eine vollständige Pulsationsperiode für die jeweiligen Betriebspunkte der Brennkraftmaschine;
    • c) Umrechnen äquidistanter Signalwerte in Luftmassenstromwerte durch Interpolation an eine Ausgangskennlinie;
    • d) gewichtete Mittelwertbildung der Luftmassenstromwerte durch Verwendung der Histogramme, jeweils für die Betriebspunkte;
    • e) Berechnen einer Abweichung, welche der Abweichung des mittleren Luftmassenstroms vom Vergleichs-Luftmassenstrom entspricht, jeweils für die Betriebspunkte;
    • f) Berechnen der quadratischen Norm über die Matrix der Abweichung;
    • g) Erzeugen einer angepassten Kennlinie im Sinne einer Optimierung bezüglich der Bedingung, dass die quadratische Norm minimal wird;
    • h) Umrechnen der Signale der Luftmassen-Erfassungseinrichtung in Luftmassenstromwerte durch Interpolation an die angepasste Kennlinie; und
    • i) Iteration durch Wiederholen der Schritte h), c), d), e), f), und g).
  • Vorteile der Erfindung
  • Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildete angepasste dynamische Kennlinie führt insbesondere bei stark pulsierender Luftströmung zu einer hohen Genauigkeit bei der Ermittlung des tatsächlichen in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine gelangenden Luftmassenstroms aus dem Ausgangssignal der Luftmassen-Erfassungseinrichtung. Letztlich kann hierdurch das Verbrauchs- und Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine deutlich verbessert werden, da die Gemischsteuerung mit höherer Präzision möglich ist.
  • Bei der von der bisher üblichen statischen Kennlinie abweichenden angepassten dynamischen Kennlinie wird das dynamische Strömungsverhalten in einem Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine sehr gut berücksichtigt. Hierzu werden entsprechende Daten in einem realen Brennkraftmaschinen-Prüfstand bei verschiedenen Betriebspunkten (beispielsweise Drehzahl und Last, wobei die Last wiederum beispielsweise durch das Drehmoment oder den Brennraum-Mitteldruck ausgedrückt werden kann) aufgenommen und abgespeichert. Dabei wird bei der Datenaufnahme durch eine geeignete Auswahl der Betriebspunkte vorteilhafterweise der gesamte Betriebsbereich der Brennkraftmaschine abgedeckt.
  • Die modifizierte Kennlinie ist darüber hinaus unabhängig von dem Vorhandensein von Korrekturkennfeldern in einem Steuergerät, welches die Ausgangssignale der Luftmassen-Erfassungseinrichtung verarbeitet, so dass das erfindungsgemäße Verfahren auch bei solchen Steuergeräten zum Einsatz kommen kann, welche ein derartiges Korrekturkennfeld überhaupt nicht aufweisen.
  • Um über die Regelschwingungen im Prüfstand einen Mittelwert bilden zu können, wird das Signal der Luftmassen-Erfassungseinrichtung im gleichen Zeitfenster wie das Signal der Vergleichssonde aufgezeichnet. Diese hohe Zeitauflösung der Messung darf nicht verschlechtert werden, da sonst die wichtigen dynamischen Effekte nicht mehr korrekt erfasst werden würden. Deshalb fällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst eine große Datenmenge an.
  • Mittels der bei dem zweitgenannten Verfahren vorgeschlagenen Verwendung von Histogrammen gelingt eine erhebliche Reduzierung der Datenmenge unter Beibehaltung der dynamisch relevanten Informationen. Dabei wird für den jeweiligen Betriebspunkt statt des vollständigen Signals der Luftmassen-Erfassungseinrichtung nur ein Histogramm dieses Signals gespeichert. Während der Kennlinienoptimierung wird dann nicht jeder einzelne Signalwert der Luftmassen-Erfassungseinrichtung durch Interpolation an die Kennlinie in einen Luftmassenstrom umgerechnet, sondern es werden lediglich die Grenzen der äquidistanten Histogrammkanäle (in der Praxis ist deren Einheit Volt) durch einen an die Kennlinie interpolierten Binning-Vektor (Einheit beispielsweise kg/h) ersetzt. Dabei ist die Tatsache entscheidend, dass nur eine feste Anzahl von Interpolationen benötigt wird, die gleich der Dimension des Binning-Vektors ist. Die Anzahl der Interpolationen ist also unabhängig vom Umfang der Messdaten, während sich die Messgenauigkeit mit dem Umfang der Messdaten verbessert.
  • Durch die Verwendung von Histogrammen ist es möglich, die Datenmenge um einige Größenordnungen zu reduzieren. Dies führt wiederum dazu, dass der Optimierungsalgorithmus deutlich schneller konvergiert. Je nach Charakteristik des Ansaugbereichs der Brennkraftmaschine wird durch dieses Verfahren eine Konvergenz eines Optimierungsverfahrens überhaupt erst ermöglicht.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
  • In einer ersten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass für die nichtlineare Optimierung die Levenberg-Marquardt-Methode verwendet wird. Dieses nichtlineare Optimierungsverfahren konvergiert vergleichsweise schnell und ist einfach zu programmieren. Alternativ können aber auch genetische Algorithmen oder Evolutionsstrategien zur Optimierung verwendet werden.
  • Dabei kann die Iteration nach einer vorgegebenen Anzahl von Iterationsschritten abgebrochen werden. Hierdurch bleibt der Rechenaufwand in einem vorbestimmten Rahmen.
  • Alternativ hierzu ist es möglich, dass die Iteration bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes für die quadratische Norm abgebrochen wird. In diesem Fall wird die Genauigkeit des Optimierungsergebnisses vorgegeben.
  • Dabei ist es ferner vorteilhaft, wenn unterschiedliche zufallsgenerierte statische Kennlinien als Ausgangskennlinien verwendet werden. Dies ermöglicht das Erkennen suboptimaler Extrema. Das Ergebnis der Optimierung wird hierdurch nochmals besser.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Optimierung auch bezüglich einer Nebenbedingung erfolgt, durch welche ein gewünschter Verlauf der angepassten Kennlinie berücksichtigt wird. Hierdurch kann zum Beispiel einer Forderung nach einem monotonen Verlauf der angepassten Kennlinie Rechnung getragen werden.
  • Zeichnung
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung;
  • 2 eine typische Kennlinie der Luftmassen-Erfassungseinrichtung von 1;
  • 3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen einer modifizierten dynamischen Kennlinie für die Luftmassen-Erfassungseinrichtung von 1;
  • 4 drei Diagramme, welche die Datenreduktion mittels Bildung von Histogrammen erläutern;
  • 5 ein Diagramm, in dem Flächen gleicher relativer Abweichung des anhand der statischen Kennlinie ermittelten Luftmassenstroms vom tatsächlichen Luftmassenstrom bei verschiedenen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine von 1 aufgetragen sind;
  • 6 ein Diagramm ähnlich 5 auf der Basis einer angepassten dynamischen Kennlinie; und
  • 7 eine schematische Darstellung ähnlich 3 eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Erzeugen einer angepassten dynamischen Kennlinie für die Luftmassen-Erfassungseinrichtung von 1.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Eine Diesel-Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst mehrere Zylinder, von denen in 1 aus Darstellungsgründen nur einer dargestellt ist. Er umfasst einen Brennraum 12, dem Luft über ein Ansaugrohr 14 und ein Einlassventil 16 zugeführt wird. Die Verbrennungsabgase werden aus dem Brennraum 12 über ein Auslassventil 18 und ein Abgasrohr 20 abgeleitet. Der durch das Ansaugrohr 14 strömende Luftmassenstrom wird von einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung 24 erfasst, im vorliegenden Fall einem HFM-Sensor.
  • Ferner wird der Luftmassenstrom von einer hochgenauen Vergleichssonde 26, einer so genannten "Luftuhr", erfasst, welche im Abgasrohr 20 angeordnet ist. Kraftstoff wird dem Brennraum 12 direkt über einen Injektor 28 zugeführt, welcher von einem Hochdruck-Kraftstoffsystem 30 versorgt wird. Eine Glüheinrichtung 32 kann die Entflammung des im Brennraum 12 vorhandenen Gemisch bei einem Kaltstart erleichtern.
  • Die Bestimmung der über das Ansaugrohr 14 in den Brennraum 12 gelangenden Luftmasse ist für die korrekte Gemischsteuerung im Brennrum 12 sehr wichtig. Es ist daher wünschenswert, dass der Luftmassenstrom vom HFM-Sensor 24 mit möglichst hoher Präzision erfasst werden kann. Hierzu wird eine Kennlinie verwendet, welche das Ausgangssignal UHFM des HFM-Sensors 24 mit einem entsprechenden Luftmassenstrom m verknüpft. Ein Beispiel für eine derartige Kennlinie 38 ist in 2 dargestellt. Sie umfasst eine Mehrzahl von Stützstellen 36. Die Kennlinie 38 wird durch Interpolation zwischen den Stützstellen 36 erstellt. Bauartbedingt kann es im Ansaugrohr 14 zu mehr oder weniger starken Luftpulsationen kommen.
  • Aufgrund von thermodynamischen und aerodynamischen Effekten am HFM-Sensor 24 können diese Luftpulsationen zu fehlerhaften Messergebnissen führen, welche bei den bisher verwendeten statischen Kennlinien nicht berücksichtigt werden können. Um diese Fehler zu minimieren, wird eine modifizierte dynamische Kennlinie bereitgestellt, welche auch dynamische Strömungseffekte im Ansaugrohr 14 berücksichtigt und so den durch das Ansaugrohr 14 zum Brennraum 12 strömenden Luftmassenstrom möglichst genau wiedergibt. Hierzu wird ein nichtlineares Optimierungsverfahren durchgeführt, welches nun unter Bezugnahme auf 3 erläutert wird:
    Zunächst werden bei einem Prüfstandlauf mit der Brennkraftmaschine 10 die Rohsignale des HFM-Sensors 24 bei verschiedenen Drehzahl-/Lastpunkten aufgezeichnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurden diese Signale für 15 unterschiedliche Drehzahlen und 15 unterschiedliche Lasten 60 sec lang mit einer Zeitauflösung von 0,5 msec erfasst. Dies ergibt die Ausgangsspannung UHFM des HFM-Sensors 24 als Array mit den Dimensionen 15 × 15 × 120000 (Bezugszeichen 40 in 3).
  • Diese Datenmenge wird nun unter Beibehaltung der dynamisch relevanten Information durch die Ermittlung von Histogrammen reduziert: Dabei wird für jeden Drehzahl/Lastpunkt das aufgezeichnete zeitabhängige Spannungssignal U=f (t) (oberstes Diagramm in 4) für eine vollständige Pulsationsperiode in ein Histogramm nrel=f (U) (mittleres Diagramm in 4) umgewandelt. Ein Histogramm entspricht also einerseits einer Mittelung über die gesamte Messzeit t, das heißt auch über alle Regelschwankungen. Andererseits ist dennoch in ihm die gesamte relevante dynamische Information enthalten.
  • Die Spannung UHFM wird dabei in äquidistanten Schritten dargestellt mit einer festen Schrittweite (vorliegend wird ein Bereich von 0 bis 5 Volt abgedeckt mit einer Schrittweite von 0,005 Volt). Das sich ergebende Array nrel (Bezugszeichen 42 in 3) hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel also nur noch die Dimension 15 × 15 × 1000. Man erreicht hierdurch eine Reduktion der Datenmenge um zwei Größenordnungen von ungefähr 180 MB auf nur noch ungefähr 1,8 MB.
  • In 54 werden die Spannungswerte UHFM von 0 bis 5 Volt (Schrittweite 0,005 Volt) mittels quadratischer Interpolation an eine in 52b vorgegebene Kennlinie interpoliert. Diese weist üblicherweise anfangs ("initial guess", Bezugszeichen 51) Abstände ΔUA (Bezugszeichen 52a) zwischen den Stützstellen auf, welche den Abständen zwischen den Stützstellen (m, UA) einer üblichen statischen Kennlinie entsprechen. Die oben angegebene Interpolation bedeutet nichts anderes, als dass nicht jeder einzelne Signalwert des HFM-Sensors 24 durch Interpolation an die Kennlinie in einen Luftmassenstrom umgerechnet wird, sondern es werden vielmehr lediglich die Grenzen der äquidistanten Histogrammkanäle (Einheit: Volt) durch einen an die Kennlinie interpolierten Binning-Vektor (Einheit: kg/h) ersetzt. Das Ergebnis ist ein Luftmassenstromvektor mHFM (Bezugszeichen 56) .
  • In 44 wird nun für jeden Betriebspunkt n, PME ein gewichteter Mittelwert für den Luftmassenstrom mHFM gebildet (dieser entspricht dem Schwerpunkt des entsprechenden Histogramms). Dies führt zu einem Luftmassenstrom m HFM als zweidimensionales Array, abhängig von der Drehzahl n und der Last PME (Bezugszeichen 46). In 48 wird hieraus die relative Abweichung dm/m berechnet, welche der Differenz zwischen dem gemittelten Luftmassenstrom (Block 46) und dem von der Vergleichssonde 26 erfassten Luftmassenstrom mVS bezogen auf den von der Vergleichssonde erfassten Luftmassenstrom ist (der Luftmassenstrom mVS wird abhängig von der Drehzahl n und der Last PME in 49 als zweidimensionales Array bereitgestellt). Dabei sei darauf hingewiesen, dass bei anderen Ausführungsbeispielen anstelle der von einer genauen Vergleichssonde erfassten Werte auch auf andere Art und Weise ermittelte Werte verwendet werden können, welche möglichst genau dem tatsächlichen Luftmassenstrom entsprechen.
  • Über diese Matrix der relativen Abweichung dm/m wird nun in 50 die quadratische Norm X2 berechnet, welche der Summe der Quadrate der Abweichungen über alle Drehzahl-/Lastpunkte entspricht. Die Berechnung der quadratischen Norm X2 erfolgt also mittels einer Summenbildung über die quadrierten Matrix-Komponenten. Das Optimierungsziel ist die Minimierung dieser Zahl, welche zu neuen Abständen ΔUA (Bezugszeichen 52a) zwischen den Stützstellen der Kennlinie führt. Man erhält so in 52b eine modifizierte Kennlinie, die durch die entsprechenden neuen Stützstellen m (Luftmassenstrom) und UA (Spannung) gekennzeichnet ist.
  • Über den Term X2 können Nebenbedingungen bei der Optimierung berücksichtigt werden. So wird beispielsweise von der Kennlinie ein monotoner Verlauf verlangt. Kennlinien mit nicht-monotonem Verlauf können als Optimierungsergebnis ausgeschlossen werden. Dies kann durch einen Term X'2 berücksichtigt werden, welcher bei einem negativen ΔUA groß wird.
  • Mittels einer quadratischen Interpolation wird diese neue Kennlinie 52 wieder auf die äquidistanten Spannungen UHFM als neue Stützstellen umgerechnet, welche als Binning-Vektor bei der Histogrammbildung dienten. Dadurch ergeben sich gemäß der Kennlinie den Spannungen des Binning-Vektors zugeordnete neue Luftmassen m HFM (Bezugszeichen 56).
  • Die Schritte 54, 56, 44, 46, 48, 50, 52a und 52b werden im Sinne einer Iteration so oft wiederholt, bis entweder eine vorgegebene Anzahl von Iterationsschritten erreicht ist oder bis die quadratische Norm X2 einen vorgegebenen Wert erreicht. Aufgrund der Datenreduktion mittels Histogrammen beträgt der Zeitraum, welcher für die Optimierung benötigt wird, im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einer üblichen Rechenanlage nur ungefähr 30 Sekunden. Der durch die Datenreduktion erzielte Zeitvorteil wird umso größer, je größer die vorhandene Datenmenge ist.
  • Die Genauigkeit der modifizierten dynamischen Kennlinie, welche man letztlich in 52 erhält, gegenüber einer statischen Kennlinie wird bei einem Vergleich der Diagramme der 5 und 6 deutlich: In diesen sind Flächen gleicher relativer Abweichung dm/m, also des mittels der entsprechenden Kennlinie ermittelten Luftmassenstroms vom tatsächlichen Luftmassenstrom, abhängig von der Drehzahl n und dem der Last entsprechenden Mitteldruck PME aufgetragen.
  • Man erkennt, dass im gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine 10 bei Verwendung der modifizierten dynamischen Kennlinie die maximale relative Abweichung zwischen 6 und 10 %, in weiten Bereichen jedoch nur zwischen -2 und +2 % liegt (6). Bei Verwendung einer üblichen statischen Kennlinie werden dagegen vor allem bei niedrigen Drehzahlen Abweichungen bis 18 % festgestellt (5).
  • In 7 ist ein Ablaufschema eines alternativen Ausführungsbeispiels des oben beschriebenen Verfahrens dargestellt. Dabei werden für funktionsäquivalente Bereiche die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in 3. Bereits in 3 beschriebene Bereiche werden darüber hinaus im Zusammenhang mit 7 nicht nochmals im Detail erläutert.
  • Das in 7 dargestellte Verfahren unterscheidet sich von dem in 3 dargestellten Verfahren vor allem dadurch, dass auf eine Datenreduktion mittels Bildung von Histogrammen verzichtet wird. Dies führt dazu, dass in 54 an Stelle von 1000 Interpolationen pro Drehzahl-/Lastpunkt 27 Millionen Interpolationen (15 × 15 × 120000) erforderlich sind. Die entsprechende Rechenzeit für die Optimierung ist daher deutlich länger als bei dem in 3 gezeigten Verfahren (ungefähr sechs Stunden auf einer üblichen Rechenanlage), und die Optimierung konvergiert langsamer.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Erzeugung mindestens einer Kennlinie einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung (24) einer Brennkraftmaschine, welche ein Ausgangssignal (U) der Luftmassen-Erfassungseinrichtung (24) mit einem Luftmassenstrom (m) verknüpft, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: a) Aufnehmen (40) von Rohsignalen (UHFM) einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung (24), indem die Luftmassen-Erfassungseinrichtung (24) bei verschiedenen Betriebspunkten auf einem Brennkraftmaschinen-Prüfstand einem Luftmassenstrom (m) ausgesetzt und das von der Luftmassen-Erfassungseinrichtung (24) erzeugte Signal erfasst wird; b) Umrechnen der Rohsignale (UHFM) der Luftmassen-Erfassungseinrichtung (24) in Luftmassenstromwerte (mHFM) durch Interpolation (54) an eine Ausgangskennlinie (52b); c) Bilden von Mittelwerten (44) der Luftmassenstromwerte über ganzzahlige Vielfache einer Pulsationsperiode für die jeweiligen Betriebspunkte (n, PME); d) Berechnen (48) einer Abweichung (dm/m), welche der Abweichung des mittleren Luftmassenstroms von einem Vergleichs-Luftmassenstrom entspricht, für die jeweiligen Betriebspunkte (n, pME); e) Berechnen (50) der quadratischen Norm (X2) über die Matrix der Abweichung; f) Erzeugen (52a, 52b) einer angepassten Kennlinie im Sinne einer Optimierung bezüglich der Bedingung, dass die quadratische Norm (X2) minimal wird; g) Umrechnen der Rohsignale (UHFM) der Luftmassen-Erfassungseinrichtung (24) in Luftmassenstromwerte (mHFM) durch Interpolation (54) an die angepasste Kennlinie (52b); und h) Iteration durch Wiederholen der Schritte g), c), d), e), und f).
  2. Verfahren zur Erzeugung mindestens einer Kennlinie einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung (24) für eine Brennkraftmaschine (10), welche ein Ausgangssignal (U) der Luftmassen-Erfassungseinrichtung (24) mit einem Luftmassenstrom (m) verknüpft, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst: a) Aufnehmen (40) von Rohsignalen (U) einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung (24), indem die Luftmassen-Erfassungseinrichtung (24) bei verschiedenen Betriebspunkten (n, pME) auf einem Brennkraftmaschinen-Prüfstand einem Luftmassenstrom (m) ausgesetzt und das von der Luftmassen- Erfassungseinrichtung (24) erzeugte Signal erfasst wird; b) Erzeugen von Histogrammen (42) aus den Rohsignalen (UHFM) über mindestens eine vollständige Pulsationsperiode für die jeweiligen Betriebspunkte (n, pME) der Brennkraftmaschine (10); c) Umrechnen äquidistanter Signalwerte (UHFM) in Luftmassenstromwerte (mHFM) durch Interpolation (54) an eine Ausgangs-Kennlinie (52b); d) gewichtete Mittelwertbildung (44) der Luftmassenstromwerte (mHFM) durch Verwendung der Histogramme, jeweils für die Betriebspunkte (n, PME): e) Berechnen (48) einer Abweichung (dm/m), welche der Abweichung des mittleren Luftmassenstroms vom Vergleichs-Luftmassenstrom entspricht; f) Berechnen (50) der quadratischen Norm (X2) über die Matrix der Abweichung; g) Erzeugen einer angepassten Kennlinie (52b) im Sinne einer Optimierung bezüglich der Bedingung, dass die quadratische Norm (X2) minimal wird; h) Umrechnen der Signale (UHFM) der Luftmassen-Erfassungseinrichtung (24) in Luftmassenstromwerte (mHFM) durch Interpolation (54) an die angepasste Kennlinie (52b); und i) Iteration durch Wiederholen der Schritte h), d), e), f), und g).
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Optimierung eine nichtlineare Optimierung, insbesondere die Levenberg-Marquardt-Methode, verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Iteration nach einer vorgegebenen Anzahl von Iterationsschritten abgebrochen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Iteration bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes für die quadratische Norm (X2) abgebrochen wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale im gesamten Last(PME) und/oder Drehzahlbereich (n) der Brennkraftmaschine (10) erfasst werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche zufallsgenerierte statische Kennlinien als Ausgangskennlinien verwendet werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung auch bezüglich einer Nebenbedingung (X'2) erfolgt, durch welche ein gewünschter Verlauf der angepassten Kennlinie berücksichtigt wird.
DE10313217A 2003-03-25 2003-03-25 Verfahren zur Erzeugung mindestens einer Kennlinie einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine Withdrawn DE10313217A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10313217A DE10313217A1 (de) 2003-03-25 2003-03-25 Verfahren zur Erzeugung mindestens einer Kennlinie einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine
US10/771,602 US7076359B2 (en) 2003-03-25 2004-02-04 Method for producing at least one characteristic line of an air mass detecting device for an internal combustion engine
IT000557A ITMI20040557A1 (it) 2003-03-25 2004-03-23 Ptocedimento atto alla generazione di almeno una curva caratteristica di un dispositivo di rilevazione della massa d'aria per un motore a combustione interna
JP2004090221A JP4393239B2 (ja) 2003-03-25 2004-03-25 内燃機関のための空気質量捕捉装置の少なくとも１つの特性曲線を生成する方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10313217A DE10313217A1 (de) 2003-03-25 2003-03-25 Verfahren zur Erzeugung mindestens einer Kennlinie einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10313217A1 true DE10313217A1 (de) 2004-10-07

Family

ID=32946135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10313217A Withdrawn DE10313217A1 (de) 2003-03-25 2003-03-25 Verfahren zur Erzeugung mindestens einer Kennlinie einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7076359B2 (de)
JP (1) JP4393239B2 (de)
DE (1) DE10313217A1 (de)
IT (1) ITMI20040557A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10338790B3 (de) * 2003-08-23 2004-11-18 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage und Klimaanlage für ein Verkehrsmittel
DE102006008356B4 (de) * 2006-02-21 2007-11-29 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zur Leistungsbegrenzung einer Brennkraftmaschine
SE534364C2 (sv) * 2008-02-15 2011-07-26 Scania Cv Abp Metod och datorprogram för att anpassa en luftflödessensor i en fordonsmotor
FR2929009A3 (fr) * 2008-03-18 2009-09-25 Renault Sas Procede de reglage automatique d'un dispositif de regulation du fonctionnement d'un systeme.

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4410789A1 (de) * 1994-03-28 1995-10-05 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Korrektur des Ausgangssignales eines Luftmassenmessers
DE4413078A1 (de) * 1994-04-15 1995-10-19 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur Erfassung einer pulsierenden Größe
DE19538451A1 (de) * 1995-10-16 1996-11-28 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Bestimmung der einer quantitätsgesteuerten Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge

Also Published As

Publication number Publication date
ITMI20040557A1 (it) 2004-06-23
US7076359B2 (en) 2006-07-11
JP2004293553A (ja) 2004-10-21
JP4393239B2 (ja) 2010-01-06
US20060129306A1 (en) 2006-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4443517B4 (de) Einrichtung zur Lasterfassung bei einer Brennkraftmaschine
EP0886725B1 (de) Verfahren zum modellgestützten bestimmen der in die zylinder einer brennkraftmaschine einströmenden frischluftmasse bei externer abgasrückführung
DE102006006303B3 (de) Verfahren zur Abschätzung einer eingespritzten Kraftstoffmenge
DE4007557C2 (de) Treibstoffregler für Verbrennungsmotor
DE102008040626A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der eingespritzten Kraftstoffmasse einer Einzeleinspritzung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102007051784A1 (de) Klopf- Detektionsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor
DE19952294B4 (de) Vorrichtung zur Messung einer Strömungsmenge der Ansaugluft
WO2014015974A2 (de) Verbesserte versuchsdurchführung
DE60016612T2 (de) Verfahren zur krafstoffdruckmessung im brennstoffverteiler einer brennkraftmaschine
DE3513086C2 (de)
EP3033515A1 (de) Verfahren zur bestimmung von wenigstens einem einspritzparameter einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine
DE102017217113A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors und elektronisches Steuergerät für einen Verbrennungsmotor
DE19941171B4 (de) Verfahren zum Bestimmen des von einer Brennkraftmaschine aufgebrachten Moments
DE60302636T2 (de) Dieselmotor mit Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge
DE102008024546B3 (de) Verfahren zur injektorindividuellen Anpassung der Einspritzzeit von Kraftfahrzeugen
DE10313217A1 (de) Verfahren zur Erzeugung mindestens einer Kennlinie einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine
EP2019195B1 (de) Verfahren zur Bestimmung der eingespritzten Kraftstoffmenge
EP0707685B1 (de) Verfahren zur anpassung der luftwerte aus einem ersatzkennfeld, das bei pulsationen der luft im ansaugrohr einer brennkraftmaschine zur steuerung der gemischaufbereitung verwendet wird, an die aktuell herrschenden zustandsgrössen der aussenluft
EP0407406B1 (de) Lernendes regelungsverfahren für eine brennkraftmaschine und vorrichtung hierfür
DE102016204263B4 (de) Verfahren zum Gleichstellen von Zylindern einer Brennkraftmaschine
DE102006043679B4 (de) Verfahren zur Einzelzylinderregelung bei einer Brennkraftmaschine
DE102005014161B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Kraftstoffdruckwerte eines Kraftstoffhochdrucksystems
DE102006061683A1 (de) Verfahren zur Bestimmung der eingespritzten Kraftstoffmenge
DE102016202996A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Fehlers bei der Erfassung einer pulsierenden Sensorgrößen eines Sensors in einem Gasführungssystem eines Verbrennungsmotors
DE102019121935A1 (de) Verfahren zur Zylindergleichstellung einer lambdageregelten Brennkraftmaschine, Steuergerät und Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8139 Disposal/non-payment of the annual fee